Amino Asit Nedir? Yapısı ve Proteinlerle İlişkisi

Amino asidin tanımı ve proteinlerle ilişkisi

Amino asit, yapısında hem amino grubu hem de karboksil grubu bulunan organik bir moleküldür. Proteinler ise çok sayıda amino asidin belirli bir sırayla birleşmesiyle oluşan büyük moleküllerdir. Bu nedenle amino asitler proteinlerin monomerleri, proteinler de bu monomerlerin oluşturduğu polimerler olarak düşünülebilir. Canlılarda proteinler yapı oluşturma, hücresel süreçlere katılma ve çeşitli işlevleri yerine getirme bakımından önem taşır.

Amino asitlerin protein içindeki sırası ve sayısı, ortaya çıkan zincirin özelliklerini etkiler. Bunun nedeni, amino asitlerin farklı R gruplarının zincirin kimyasal davranışını ve katlanma eğilimini değiştirmesidir. Böylece benzer temel iskelete sahip amino asitler, farklı dizilişlerle farklı özellikler taşıyan proteinlerin oluşmasına katkı verir. Örneğin bir protein zincirindeki amino asitlerden birinin başka bir amino asitle değiştirilmesi, zincirin biçimini ve görevini etkileyebilir. Bu ilişki, amino asidin yalnızca küçük bir yapı taşı olmadığını; proteinin genel özelliklerinin oluşumunda belirleyici bir birim olduğunu gösterir.

Alfa amino asidin temel yapısı

Proteinlerde yaygın olarak bulunan alfa amino asitlerin temel yapısında merkezde bir alfa karbon atomu yer alır. Bu merkez karbon atomuna dört grup bağlanır: amino grubu, karboksil grubu, bir hidrojen atomu ve R grubu. Glisin dışındaki amino asitlerde bu dört grup birbirinden farklıdır; glisinde R grubu da hidrojen olduğu için alfa karbona iki hidrojen bağlıdır. Bu ortak iskelet düz metinle NH2–CH(R)–COOH şeklinde gösterilebilir. “Amino asit” adı da yapıda amino grubu ile karboksil grubunun birlikte bulunmasından gelir.

Bu grupların her biri yapının farklı bir yönünü belirler. Amino grubu azot içerir ve bazik davranış gösterebilir; karboksil grubu ise asidik özellik taşıyabilir. Merkez karbona bağlı hidrojen, alfa amino asitlerin ortak iskeletinin parçalarından biridir. R grubu ise amino asidin diğerlerinden ayrılmasını sağlar ve değişken bölge olarak görev yapar. Örneğin glisinde R grubu yalnızca bir hidrojen atomudur; bu, glisini küçük ve basit yan zincirli amino asitlerden biri yapar. Prolinde ise R grubunun amino grubuyla bağlantı kurması halka benzeri bir yapı oluşturur ve onu yaygın iskelet gösteriminden ayrılan bir örnek hâline getirir. Dolayısıyla alfa karbon ve ona bağlı dört grup, bir amino asidi tanımlayan temel yapısal çerçeveyi oluşturur.

R grubunun amino asit çeşitliliğindeki rolü

R grubu ya da yan zincir, amino asitlerin ortak iskeletine eklenen değişken bölgedir. Amino asitlerin birbirinden farklı olmasının temel nedeni bu grubun büyüklüğünün, kimyasal yapısının ve elektriksel özelliklerinin değişmesidir. R grubunun yapısı, amino asidin polar veya apolar, hidrofilik veya hidrofobik, asidik ya da bazik davranmasına katkı verir.

Örneğin valin, metiyonin ve alaninin yan zincirleri apolar özellik gösterirken serin, treonin ve sisteinin yan zincirleri polardır. Lizin ve arjininin yan zincirleri pozitif yüklüdür; bu nedenle bu amino asitler bazik amino asitler arasında değerlendirilir. Sistein ve metiyoninin yan zincirlerinde kükürt bulunması da protein zincirlerinin bir araya gelme biçimini etkileyebilir. Bu farklılıklar, amino asitlerin protein zincirindeki konumlarına ve birbirleriyle etkileşimlerine yansır. Sonuç olarak ortak amino-karboksil iskeleti aynı kalsa da R grubu, her amino aside kendine özgü özellik kazandırır.

Amino asitlerin peptit ve protein oluşumundaki rolü

Amino asitler, birbirlerine peptit bağları adı verilen kovalent bağlarla bağlanarak zincirler oluşturur. İki amino asidin birleşmesiyle kısa bir peptit, daha fazla amino asidin art arda bağlanmasıyla daha uzun bir polipeptit zinciri meydana gelir. Bu nedenle amino asitler protein oluşumunun başlangıç birimleridir; amino asitlerin sayısı ve dizilişi, ortaya çıkan zincirin temel kimliğini belirler.

Bir zincirdeki amino asit sırası, R gruplarının hangi düzen içinde bulunacağını belirlediği için zincirin biçimini ve işlevini etkiler. Bazı polipeptitler protein olarak görev yapabilecek özgün bir şekil kazanır. Örneğin proteinlerde yer alan amino asitlerin dizilişi değiştiğinde, zincirin özellikleri ve buna bağlı işlevi de değişebilir. Peptit bağının ayrıntılı kimyasal oluşumu ile protein yapısının ileri düzey özellikleri ayrı bir konudur ve burada yalnızca amino asitlerin zincir oluşturmadaki rolü ele alınmaktadır. Protein sentezinde genetik bilginin amino asit dizisini nasıl belirlediği ise ayrı bir başlıkta incelenir.

Amino asitlerin temel özellikleri

Amino asitler sulu ortamlarda hem asit hem de baz gibi davranabilir. Bunun temel nedeni, karboksil grubunun hidrojen iyonu verebilmesi ve amino grubunun hidrojen iyonu alabilmesidir. Bu gruplar ortamın koşullarına bağlı olarak farklı yük durumlarına geçebilir. Böylece bir amino asidin toplam elektriksel yükü, çözeltinin asitlik derecesine göre değişebilir. Amino asitlerin bu davranışı, vücudun asit-baz dengesinin düzenlenmesine katkı sağlayan tampon özelliklerinin temelini oluşturur.

Amino grubunun bazik, karboksil grubunun asidik davranması aynı molekül üzerinde zıt yüklerin bulunabilmesini açıklar. Molekülün amino ve karboksil gruplarının aynı anda yüklü olduğu bu özel biçime zwitteriyon adı verilir; kavram, amino asitlerde iç yük dağılımı bulunduğunu ifade eder. R grubunun polar, apolar, asidik veya bazik olması da amino asidin suyla ve diğer moleküllerle etkileşimini etkiler. Bu nedenle amino asitlerin temel özellikleri yalnızca ortak iskeletlerinden değil, değişken R gruplarından da kaynaklanır.

Esansiyel ve esansiyel olmayan amino asitler

İnsan vücudunun kendi başına yeterli miktarda üretemediği ve besinlerle alınması gereken amino asitlere esansiyel amino asitler denir. Vücudun başka moleküllerden sentezleyebildiği amino asitler ise esansiyel olmayan amino asitler olarak adlandırılır; bu ayrım canlı türüne göre değişebilir.